JPH0348643A - Production of non-cyclic ethyleneamines - Google Patents

Production of non-cyclic ethyleneamines

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JPH0348643A
JPH0348643A JP18359089A JP18359089A JPH0348643A JP H0348643 A JPH0348643 A JP H0348643A JP 18359089 A JP18359089 A JP 18359089A JP 18359089 A JP18359089 A JP 18359089A JP H0348643 A JPH0348643 A JP H0348643A
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JP
Japan
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monoethanolamine
ammonia
ethylenediamine
phosphate
phosphoric acid
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Application number
JP18359089A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Komiyama
小味山 忠志
Hisaharu Kuboyama
久春 久保山
Shuichi Tokumoto
徳元 修一
Yasuyoshi Watabe
渡部 恭吉
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the subject substance in good catalytic activity by supplying ammonia, ethylenediamine, monoethanolamine and phosphorus-containing substance on a phosphoric acid-containing catalyst bed and reacting ammonia, ethylenediamine and monoethanolamine. CONSTITUTION:Ammonia, ethylenediamine, monoethanolamine and phosphoruscontaining substance (e.g. phosphoric acid, pyrophosphoric acid or triethyl phosphate) are supplied onto a catalyst bed containing phosphoric acid or condensate of said acid and ammonia, ethylenediamine and monoethanolamine are reacted at 150-400 deg.C, especially 200-350 deg.C under 1-1000kg/cm<2> reaction pressure to afford the aimed compound. Besides, molar ratio of ammonia and monoethanolamine is preferably 6-50 and molar ratio of ethylenediamine and monoethanolamine is preferably 0.01-10.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、アンモニア及びエチレンジアミンとモノエタ
ノールアミンとを反応させて、エチレンジアミン、ジエ
チレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の非環状
のエチレンアミン類を製造する方法に関するものである
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a method for producing acyclic ethylene amines such as ethylene diamine, diethylene triamine, and triethylene tetramine by reacting ammonia and ethylene diamine with monoethanolamine. It is related to.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エチレンアミン類の工業的製造方法としては、1.2−
ジクロルエタンとアンモニアとの反応および水素添加触
媒の存在下、モノエタノールアミンとアンモニアとの反
応により製造されている(小野勲、化学経済、1979
年6月号、20〜27頁)。前者の方法では、エチレン
ジアミンの2倍モルに相当する多量の塩化ナトリウムが
副生し、しかも塩化ビニルモノマーも副生するため、廃
棄物処理に多くの処理費を必要とする。更に、塩素イオ
ンによる装置の腐蝕が著しいという欠点もある。また後
者の方法では、用途の少ない環状のアミンが20%程度
も副生じ、用途の多い非環状のエチレンアミン類を製造
するには問題がある。
As an industrial method for producing ethyleneamines, 1.2-
It is produced by the reaction of dichloroethane with ammonia and the reaction of monoethanolamine with ammonia in the presence of a hydrogenation catalyst (Isao Ono, Kagaku Keizai, 1979
June issue, pp. 20-27). In the former method, a large amount of sodium chloride equivalent to twice the mole of ethylenediamine is produced as a by-product, and vinyl chloride monomer is also produced as a by-product, so that a large amount of processing cost is required for waste treatment. Another drawback is that the equipment is severely corroded by chlorine ions. Furthermore, in the latter method, about 20% of cyclic amines, which have few uses, are produced as by-products, which poses a problem in producing acyclic ethylene amines, which have many uses.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の課題は、アンモニアとモノエタノールとを原料
にする上記の方法の問題点、即ち、環状のアミンの副生
が多いという欠点を解決しうる方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a method that can solve the problem of the above-mentioned method using ammonia and monoethanol as raw materials, that is, the drawback that a large amount of cyclic amine is produced as a by-product.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者らは、このような実情を考慮し、アンモニア及
びエチレンジアミンとモノエタノールアミンとの反応を
鋭意検討したところ、特定の触媒および特定の反応方法
により極めて高い選択率で非環状のエチレンアミン類が
生成することを見出し、本発明を完成させるに至った。
Taking these circumstances into consideration, the present inventors conducted extensive studies on the reaction of ammonia and ethylenediamine with monoethanolamine, and found that acyclic ethyleneamines can be produced with extremely high selectivity using a specific catalyst and a specific reaction method. The present invention was completed based on the discovery that the following is produced.

すなわち、本発明は、 アンモニア及びエチレンジアミンとモノエタノールアミ
ンならびにリン含有物質とを、リン酸もしくはその縮合
物を含有する触媒床に供給してアンモニア及びエチレン
ジアミンとモノエタノールアミンとを反応させることを
特徴とする非環状のエチレンアミン類の製造方法である
That is, the present invention is characterized in that ammonia and ethylenediamine, monoethanolamine, and a phosphorus-containing substance are supplied to a catalyst bed containing phosphoric acid or a condensate thereof to cause ammonia and ethylenediamine to react with monoethanolamine. This is a method for producing acyclic ethyleneamines.

本発明の方法で使用するリン含有物質としては、リン酸
、亜リン酸、リン酸塩、亜リン酸塩、リン酸エステル、
亜リン酸エステル、ビロリン酸、三リン酸、ポリリン酸
、ピロリン酸塩、三リン酸塩、ピロリン酸エステル等が
ある。
Phosphorus-containing substances used in the method of the invention include phosphoric acid, phosphorous acid, phosphates, phosphites, phosphate esters,
Examples include phosphite, birophosphoric acid, triphosphoric acid, polyphosphoric acid, pyrophosphate, triphosphate, and pyrophosphate.

リン酸塩、亜リン酸塩、ビロリン酸塩および三リン酸塩
としては、夫々のアンモニウム塩が好ましい。リン酸エ
ステル、亜リン酸エステルおよびピロリン酸エステルと
しては、夫々の酸と炭素数1ないし4のアルコールとの
エステルが好ましい。
As phosphates, phosphites, birophosphates and triphosphates, the respective ammonium salts are preferred. As the phosphoric acid ester, phosphorous acid ester and pyrophosphoric acid ester, esters of the respective acids and alcohols having 1 to 4 carbon atoms are preferred.

例えば、リン酸エステルとしてはリン酸モノメチル、リ
ン酸ジメチル、リン酸トリメチル、リン酸モノエチル、
リン酸ジエチル、リン酸トリエチル、リン酸モノプロピ
ル、リン酸ジプロピル、リン酸トリプロピル、リン酸モ
ノブチル、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル等がある
。亜リン酸エステルとしては亜リン酸モノメチル、亜リ
ン酸ジメチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸モノエチ
ル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸
モノプロピル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸トリプロ
ピル、亜リン酸モノブチル、亜リン酸ジブチル、亜リン
酸トリブチル等がある。またピロリン酸エステルとして
はピロリン酸テトラエチル等がある。
For example, phosphoric acid esters include monomethyl phosphate, dimethyl phosphate, trimethyl phosphate, monoethyl phosphate,
Examples include diethyl phosphate, triethyl phosphate, monopropyl phosphate, dipropyl phosphate, tripropyl phosphate, monobutyl phosphate, dibutyl phosphate, and tributyl phosphate. Phosphite esters include monomethyl phosphite, dimethyl phosphite, trimethyl phosphite, monoethyl phosphite, diethyl phosphite, triethyl phosphite, monopropyl phosphite, dipropyl phosphite, and phosphorous acid. Examples include tripropyl, monobutyl phosphite, dibutyl phosphite, and tributyl phosphite. Examples of pyrophosphate include tetraethyl pyrophosphate.

これ等のリン含有物質は単独でも2種以上の混合物とし
ても使用できる。特にリン酸、亜リン酸、ビロリン酸、
リン酸アンモニウム、亜リン酸アンモニウム、ビロリン
酸アンモニウム、リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、
リン酸トリエチルが好ましい。
These phosphorus-containing substances can be used alone or as a mixture of two or more. Especially phosphoric acid, phosphorous acid, birophosphoric acid,
Ammonium phosphate, ammonium phosphite, ammonium birophosphate, monoethyl phosphate, diethyl phosphate,
Triethyl phosphate is preferred.

これ等のリン含有物質の添加量は、モノエタノールアミ
ン1重量部に対してP換算でリン含有物質が1〜100
00 ppm(重量)、好ましくは110−1O00p
p (重量)である。+ ppmより少ない量ではその
効果(活性の向上等)は少ない。一方110000pp
で十分な効果があり、通常はそれ以上の添加を必要とし
ない。
The amount of these phosphorus-containing substances added is 1 to 100 phosphorus-containing substances in terms of P per 1 part by weight of monoethanolamine.
00 ppm (by weight), preferably 110-1000p
p (weight). If the amount is less than + ppm, the effect (improvement of activity, etc.) will be small. On the other hand, 110,000pp
is sufficiently effective and usually does not require further addition.

本発明で使用するリン酸もしくはその縮合物を含有する
触媒としては、リン酸、ピロリン酸、三リン酸等をシリ
カ、アルミナ、シリカ−アルミナ、珪藻土、粘土のよう
な(旦体に担持させたものや、リン酸、ピロリン酸、三
リン酸の金属塩がある。
The catalyst containing phosphoric acid or its condensate used in the present invention includes phosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, etc. supported on silica, alumina, silica-alumina, diatomaceous earth, and clay. metal salts of phosphoric acid, pyrophosphoric acid, and triphosphoric acid.

リン酸の金属塩を例にして具体例を挙げると、リン酸二
水素ベリリウム、リン酸二水素マグネシウム、リン酸二
水素カルシウム、リン酸二水素ストロンチウム、リン酸
二水素バリウム、リン酸−水素へツリウム、リン酸−水
素マグネシウム、リン酸−水素カルシウム、リン酸−水
素ストロンチウム、リン酸−水素バリウム、リン酸ベリ
リウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン
酸ストロンチウム、リン酸バリウムおよび周期律表3A
族金属化合物とリン酸との反応物でP/金金属原子比1
〜6なる組成物、例えば、スカンジウム、インドリウム
、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマ
リウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビニウム、
ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
イッテルビウム、ルテチウムの水酸化物もしくは酸化物
とリン酸との反応生成物が挙げられる。
Specific examples of metal salts of phosphoric acid include beryllium dihydrogen phosphate, magnesium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, strontium dihydrogen phosphate, barium dihydrogen phosphate, and hydrogen phosphate. Thulium, magnesium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate, strontium hydrogen phosphate, barium hydrogen phosphate, beryllium phosphate, magnesium phosphate, calcium phosphate, strontium phosphate, barium phosphate and periodic table 3A
A reaction product of a group metal compound and phosphoric acid with a P/gold metal atomic ratio of 1
-6 compositions, such as scandium, indolium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbinium,
dysprosium, holmium, erbium, thulium,
Examples include reaction products of hydroxides or oxides of ytterbium or lutetium and phosphoric acid.

また周期律表4A族金属化合物とリン酸との反応物でP
/金金属原子比1〜6なる組成物、例えば、チタン、ジ
ルコニウム、ハフニウムの水酸化物もしくは酸化物とリ
ン酸との反応生成物がある。
In addition, P is a reaction product of a group 4A metal compound of the periodic table and phosphoric acid.
/gold metal atomic ratio of 1 to 6, for example, a reaction product of a hydroxide or oxide of titanium, zirconium, or hafnium and phosphoric acid.

具体的な化合物名として知られているものにリン酸−水
素チタン、リン酸−水素ジルコニウム、リン酸−水素ハ
フニウム等がある。
Known specific compound names include titanium phosphate-hydrogen, zirconium phosphate-hydrogen, and hafnium phosphate-hydrogen.

また4価のバナジウム化合物とリン酸との反応生成物で
P/金金属原子比1〜6なるIll成物、例えばリン酸
二水素バナジル(P/V  2)がある。
There is also a reaction product of a tetravalent vanadium compound and phosphoric acid with a P/gold metal atomic ratio of 1 to 6, such as vanadyl dihydrogen phosphate (P/V 2).

また5価のニオブ、5価のタンタル化合物とリン酸との
反応生成物でP/金属原子比1〜6なる組成物がある。
There are also compositions that are reaction products of pentavalent niobium or pentavalent tantalum compounds and phosphoric acid and have a P/metal atomic ratio of 1 to 6.

ビロリン酸と金属リン酸塩の項で例示した金属との塩お
よび、三リン酸と金属リン酸塩の項で例示した金属との
塩も使用される。
Salts of birophosphoric acid with the metals exemplified in the section of metal phosphates and salts of triphosphoric acid with the metals exemplified in the section of metal phosphates are also used.

本発明の方法でアンモニア及びエチレンジアミンとモノ
エタノールアミンとを反応させるときには、通常アンモ
ニアとモノエタノールアミンのモル比を1以上に保持し
て反応させる。このアンモニアとモノエタノールアミン
のモル比を1未満に保持して反応させると、ピペラジン
、アミノエチルピペラジン等の環状物質が多量生成する
。好ましくはこのモル比を6〜50の範囲に保持して反
応を行う、このモル比が大きくなる程環状物質の生成が
抑えられるが、生産能率は悪くなる。
When ammonia and ethylenediamine are reacted with monoethanolamine in the method of the present invention, the molar ratio of ammonia and monoethanolamine is usually maintained at 1 or more. When the molar ratio of ammonia and monoethanolamine is maintained at less than 1 and the reaction is carried out, a large amount of cyclic substances such as piperazine and aminoethylpiperazine are produced. Preferably, the reaction is carried out while maintaining this molar ratio in the range of 6 to 50. The larger the molar ratio, the more suppressed the formation of cyclic substances, but the worse the production efficiency.

また通常、エチレンジアミンとモノエタノールアミンの
モル比を0.01〜10に保持して反応させる。
Moreover, the molar ratio of ethylenediamine and monoethanolamine is usually maintained at 0.01 to 10 for the reaction.

このモル比が大きくなるにつれてアンモニアとモノエタ
ノールアミンとの反応で生成する正味のエチレンジアミ
ンの量が少なくなり、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等が多く生
成するようになる。好ましくはこのモル比を0.05〜
5の範囲に保持して反応させる゛。
As this molar ratio increases, the net amount of ethylenediamine produced by the reaction between ammonia and monoethanolamine decreases, and more diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, etc. are produced. Preferably this molar ratio is from 0.05 to
Keep it within the range of 5 and react.

反応温度は150〜400 ’Cである。150“C未
満では反応速度が遅く、400’Cを越えると生成した
エチレンアミン類の熱分解が大きくなる。好ましい反応
温度は200〜350“Cである。
The reaction temperature is 150-400'C. If it is less than 150"C, the reaction rate is slow, and if it exceeds 400"C, the thermal decomposition of the produced ethylene amines becomes large.The preferred reaction temperature is 200 to 350"C.

反応圧力は通常1〜1000kg/cIIIである。圧
力が高いほど非環状のエチレンアミン類の選択性が高く
なる。
The reaction pressure is usually 1 to 1000 kg/cIII. The higher the pressure, the higher the selectivity for acyclic ethyleneamines.

本発明の方法では固定床方式を用いる。反応物の供給速
度は0.1〜30、好ましくは0.2〜lOg総反応物
/(g触媒・hr)を採用する。また触媒はシリカ、ア
ルミナ、シリカ−アルミナ、珪藻土、粘土等のような物
質上に担持させることもできる。
The method of the invention uses a fixed bed system. The feed rate of the reactants is from 0.1 to 30, preferably from 0.2 to lOg total reactants/(g catalyst·hr). The catalyst can also be supported on materials such as silica, alumina, silica-alumina, diatomaceous earth, clay, and the like.

リン酸とチタン化合物とから得られた反応生成物を触媒
に使用する際には、担体を使用して触媒の強度を強くす
ることが好ましく、担体としてはソリ力が適している。
When using a reaction product obtained from phosphoric acid and a titanium compound as a catalyst, it is preferable to use a carrier to increase the strength of the catalyst, and a warping force is suitable as the carrier.

反応液からの生成物の分離は、例えば蒸留により容易に
実施できる。その際分離したアンモニア、エチレンジア
ミン、モノエタノールアミンは反応器に戻し、再使用す
ることができる。
Separation of the product from the reaction solution can be easily carried out, for example, by distillation. Ammonia, ethylenediamine, and monoethanolamine separated at this time can be returned to the reactor and reused.

本発明の方法によりアンモニア及びエチレンジアミンと
モノエタノールアミンよりエチレンジアミン、ジエチレ
ントリアミン、トリエチレンテトラミン等の非環状のア
ミンを高収率で製造することが可能になる。
The method of the present invention makes it possible to produce acyclic amines such as ethylenediamine, diethylenetriamine, and triethylenetetramine in high yield from ammonia, ethylenediamine, and monoethanolamine.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 肌 二酸化チタン39.95.に85%リン酸172.94
 gを添加し混錬した。次いで微細なシリカゲル97.
61g及び水190gを添加してlni!!シ、押し出
し成型した(径3胴)。その後150’cで3時間乾燥
し、次いで500°Cで5時間焼成した。このようにし
て製造した触媒を長さ3mmに切断した。
Example 1 Skin titanium dioxide 39.95. 85% phosphoric acid 172.94
g was added and kneaded. Next, fine silica gel97.
Add 61g and 190g of water and lni! ! Extrusion molded (3 cylinders in diameter). Thereafter, it was dried at 150°C for 3 hours, and then fired at 500°C for 5 hours. The catalyst thus produced was cut into 3 mm length pieces.

この触媒54.84 gを内径25.8mmのステンレ
ス鋼製の反応器に充填し、モノエタノールアミン13.
5g/hr、アンモニア55.5g/hrの速度で供給
し、温度280 ’C1圧力400kg/cmGの条件
テ4000時間反応を行った。その後、反応;・夜を冷
却して反応を停止し、゛触媒を抜き出した。この抜き出
した触媒を使用し、次の実験を行った。この触媒は活性
が低下していた。
54.84 g of this catalyst was charged into a stainless steel reactor with an inner diameter of 25.8 mm, and 13.8 g of monoethanolamine was charged.
5 g/hr and ammonia at 55.5 g/hr, and the reaction was carried out for 4000 hours under the conditions of temperature 280' C1 pressure 400 kg/cmG. Thereafter, the reaction was stopped by cooling overnight, and the catalyst was taken out. The following experiment was conducted using this extracted catalyst. This catalyst had decreased activity.

(反応開始前P/Ti 3.00 、反応後P/Ti 
1.55)反応 内径10@a、長さ766ml11の反応管に、前記の
活性の低下した触媒10gを充填した。リン酸トリエチ
ルを7容解したモノエタノールアミン(リン酸トリエチ
ルをPとして500重ffippm含有している。)1
.97g/hr、エチレンジアミン2.53g/hr及
びアンモニア8.26g/hrの速度で供給し、温度2
80’C1圧力400kg/eJGの条件で反応を行っ
た。結果を第1表に示した。
(P/Ti 3.00 before reaction start, P/Ti after reaction
1.55) A reaction tube with an internal diameter of 10@a and a length of 766 ml was filled with 10 g of the catalyst with reduced activity. Monoethanolamine containing 7 ml of triethyl phosphate (contains 500 ffipm of triethyl phosphate as P) 1
.. 97 g/hr, ethylenediamine 2.53 g/hr and ammonia 8.26 g/hr, temperature 2
The reaction was carried out under the conditions of 80'C1 pressure and 400 kg/eJG. The results are shown in Table 1.

三成分とは、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン
、トリエチレンテトラミンである。
The three components are ethylenediamine, diethylenetriamine, and triethylenetetramine.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

第1表に記載したように、アンモニアとモノエタノール
アミンとの反応に使用して活性の低下した触媒を使用し
、且つ、アンモニア及びエチレンジアミンとモノエタノ
ールアミンとの反応をリン含有物質(リン酸トリエチル
)を触媒床に供給しながら行うと、触媒活性及び触媒の
三成分への選択性が向上するのが観察される。すなわち
、触媒活性の低下した触媒(反応後の液にリン酸分が抽
出されてリン酸分が反応前よりも低下している。)や、
新しい触媒を固定床で使用して、アンモニア及びエチレ
ンジアミンとモノエタノールアミンとを反応させて非環
状のエチレンアミン類を製造するのに、触媒床にリン含
有物質を供給しつつ反応を行えば、触媒性能を向上させ
ることや、触媒のライフを長くすることが可能である。
As described in Table 1, a catalyst with reduced activity is used for the reaction of ammonia and monoethanolamine, and a phosphorus-containing substance (triethyl phosphate) is used for the reaction of ammonia and ethylenediamine with monoethanolamine. ) is observed to be fed to the catalyst bed, an increase in catalyst activity and selectivity of the catalyst towards the three components is observed. In other words, a catalyst with reduced catalytic activity (the phosphoric acid content is extracted into the liquid after the reaction, and the phosphoric acid content is lower than before the reaction),
Using a new catalyst in a fixed bed, ammonia and ethylenediamine are reacted with monoethanolamine to produce acyclic ethylene amines. It is possible to improve the performance and extend the life of the catalyst.

三成分への選択率−Selectivity to three components −

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アンモニア及びエチレンジアミンとモノエタノール
アミンならびにリン含有物質とを、リン酸もしくはその
縮合物を含有する触媒床に供給してアンモニア及びエチ
レンジアミンとモノエタノールアミンとを反応させるこ
とを特徴とする非環状のエチレンアミン類の製造方法。
1 A non-cyclic ethylene product characterized in that ammonia and ethylenediamine, monoethanolamine, and a phosphorus-containing substance are fed to a catalyst bed containing phosphoric acid or a condensate thereof to cause ammonia and ethylenediamine to react with monoethanolamine. Method for producing amines.
JP18359089A 1989-07-17 1989-07-18 Production of non-cyclic ethyleneamines Pending JPH0348643A (en)

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